基于嵌入式实时操作系统的制瓶机控制系统设计与实现

摘要

传统的机械凸轮式制瓶机由于定时精度不高，调整麻烦，日益暴露出它的不足。随着计算机控制技术的发展，伺服驱动技术以及电机传动技术已成功引入到行列机。因此采用电子配时、同步传动和伺服驱动等技术的行列式制瓶机，已逐渐成为制瓶行业机电一体化的发展趋势。本文基于现场总线技术和嵌入式操作系统设计了一套行列式制瓶机控制系统。
　　本文通过对行列式制瓶机的功能需求进行分析，提出了控制系统的总体设计方案。控制系统由电子配时控制系统、同步控制系统和伺服分料控制系统三部分组成。系统之间通过抗干扰性强、高可靠性的CAN总线相连，控制板均采用低功耗、高性能的单片机PIC24HJ64GP510为主控芯片。本文完整设计了各控制板的硬件电路，具体分析了各电路模块的设计，给出了电路图并分析电路设计原理和设计注意事项。
　　制瓶机控制系统要求实时监控制瓶机构工作状态，在线修改数据并下传，对系统的实时性提出了很高的要求，本文在PIC24H系列高性能单片机上移植了μC/OS-II实时操作系统，并首次基于μC/OS-II操作系统进行制瓶机控制系统的软件设计，满足了系统对实时性的要求。同时μC/OS-II操作系统的基于优先级抢占式多任务调度机制保证重要的突发事件及时得到处理。由于μC/OS-II的模块化结构和开放性的代码，软件方案的扩展性和可维护性大大加强，缩短了方案开发周期并降低了产品维护的成本。实践证明基于μC/OS-II操作系统的制瓶机控制系统具有较高的实时性，可靠性和可维护性。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2行列式制瓶机控制系统的发展

1.3本文主要工作和章节安排

第二章 控制系统总体方案设计

2.1行列机工艺流程简介

2.2控制系统总体设计

2.3电子配时系统设计

2.4同步控制系统设计

2.5伺服分料系统设计

2.6本章小结

第三章 μC/OS-II和PIC24H系列单片机介绍

3.1μC/OS-II结构介绍

3.2 PIC24H系列单片机概述

3.3 PIC24H上移植μC/OS-II具体实现过程

3.4移植测试工作

3.5本章小结

第四章 系统硬件设计

4.1电子配时系统硬件设计

4.2同步控制系统硬件设计

4.3伺服分料系统硬件设计

4.4本章小结

第五章 系统软件设计

5.1软件开发平台

5.2μCOS-II驱动程序的设计

5.3电子配时系统软件设计

5.4同步系统软件设计

5.5伺服分料系统软件设计

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文主要工作

6.2研究展望

参考文献

致谢

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